(57)【要約】      （修正有）【課題】伝統的な着陸援助のための基盤を利用できない場所において、及び／又は、船舶、車両、又は航空機のような移動する構造に着陸している場合において有効な相対的ナビゲーションシステムを提供する。【解決手段】相対的ナビゲーションシステムは、格子２０，３０を空間中に格子発生器１０から投影し、無人航空機１８のような物体は、物体の着陸を援助するために、投影された格子２０，３０を使用することができる。投影される格子を調節する方法は、投影される格子２０，３０を安定させることと、地球に対して格子発生器１０を配向させることを含む。【選択図】図１
2013117523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的ナビゲーションシステムの格子発生器から投影される格子を安定させる方法であって、前記格子発生器は基準フレームを規定し、前記方法は、
格子を規定する複数の線を前記格子発生器から空間中に繰り返し投影する工程であって、前記線は、前記格子上の予め決められた点を識別するように構成された格子データで符号化されている、工程と、
前記繰り返される格子投影の以前の格子投影と以後の格子投影の間に、前記以前の投影に対する前記格子発生器の基準フレームの変化を決定する工程と、
前記決定された変化に基づいて、前記以後の格子投影が前記以前の格子投影に対して安定して見えるように、前記以後の格子投影の格子データを変更する工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記格子データを変更する工程は、前記以後の格子投影の格子データが、当該データが前記以前の格子投影の空間的に最も近い格子点と同じであることを示すようにすることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記変化を決定する工程は、前記基準フレームのロール、ピッチ及びヨーの角度変化を決定する工程を備え、前記格子データを変更する工程は、前記ロール、ピッチ及びヨーの角度変化を格子線の調節に変換する工程を備える、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記点の１つは、前記格子を安定させることができる基準点である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記基準点は前記格子の中心である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記変化を決定する工程は、前記基準点に対する前記基準フレームの変化を決定する工程を備える、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記変化を決定する工程は、前記基準フレームから前記以前の格子投影に関する前記基準点へのベクトルを決定する工程と、前記基準フレームのロール、ピッチ及びヨーの角度変化を決定する工程と、前記ロール、ピッチ及びヨーを介して前記ベクトルを回転させる工程と、前記ベクトルの回転から前記基準フレームの新たな位置を決定する工程と、前記基準フレームの新たな位置から前記以前の格子投影に関する基準点への第２のベクトルを決定する工程と、前記ロール、ピッチ及びヨーの角度変化を格子線の調節に変換する工程とを備える、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記変化を決定する工程は、前記基準フレームと、前記格子発生器が取り付けられている物体の重心との間の変化を決定する工程をさらに備える、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記前記基準フレームと前記重心との間の変化を決定する工程は、前記重心から前記以前の格子投影に関する前記基準フレームへのベクトルを決定する工程と、前記基準フレームのロール、ピッチ及びヨーの角度変化を決定する工程と、前記ロール、ピッチ及びヨーを介して前記ベクトルを回転させる工程と、前記ベクトルの回転から前記基準フレームの新たな位置を決定する工程と、前記基準フレームの新たな位置から前記以前の格子投影に関する重心への第２のベクトルを決定する工程と、前記ロール、ピッチ及びヨーの角度変化を格子線の調節に変換する工程とを備える、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記基準フレームの変化の周波数を決定する工程と、前記変化の周波数が１Ｈｚと５Ｈｚの間の場合、前記格子データを変更する工程とをさらに備える、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
相対的ナビゲーションシステムのための格子発生器を地球に対して配向させる方法であって、
前記格子発生器を水平にする工程と、
基準方向に対する前記格子発生器の進行方向を決定する工程と、
前記格子発生器から、予め決められた進行方向に沿って格子を規定する複数の線を投影する工程とを含む、方法。
【請求項１２】
前記水平にする工程は、ほぼ水平にする工程を備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記水平にする工程は、少なくとも水平方向に水平にする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記基準方向に対する前記格子発生器の進行方向を決定する工程は、真北を決定する工程を備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記基準方向に対する前記格子発生器の進行方向を決定する工程は、前記格子発生器の方位を決定する工程を備える、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的ナビゲーションシステムを調節等する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人航空機（ＵＡＶ）は、機上のパイロットなしで飛行する航空機である。それらは、それらの離陸、飛行、及び着陸時に、制御について完全又は部分的な自動化に頼っている。ＵＡＶはますます一般的になってきているが、ＵＡＶの制御の後方支援の複雑さは、それらの使用を厄介にしている。ＵＡＶの着陸は、典型的には、計器着陸システム（ＩＬＳ）、超短波全方向式無線受信機（ＶＯＲ）、距離測定装置（ＤＭＥ）のような伝統的な着陸援助施設を有する場所で行われる。マイクロ波着陸システム（ＭＬＳ）、レーダー等は、航空機を着陸させるときに遠隔地のパイロットを援助する、及び／又は、自動化着陸を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１５３２０５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、しばしば、伝統的な着陸援助のための基盤を利用できない場所でのＵＡＶの発射及び着陸が望ましく、これがＵＡＶの柔軟性を制限している。加えて、無線周波数エネルギーを放出する着陸援助施設は、容易に標的にされるさらなる欠点を有している。既存の着陸援助施設は、静止した構造上で使用されることが意図されており、ＵＡＶが着陸している車両又は構造の移動を補償しないため、ＵＡＶが、船舶、車両、又は航空機のような移動する構造に着陸している場合、着陸の問題は悪化する。
【０００５】
一実施形態では、格子発生器から投影される格子を安定させる方法は、格子を規定する複数の線を格子発生器から空間中に繰り返し投影する工程であって、線は、格子上の予め決められた点を識別するように構成された格子データで符号化されている、工程と、以前の投影に対する格子発生器の基準フレームの変化を決定する工程と、以後の格子投影が以前の格子投影に対して安定して見えるように、以後の格子投影の格子データを変更する工程とを含んでいる。
【０００６】
他の実施形態では、相対的ナビゲーションシステムのための格子発生器を地球に対して配向させる方法は、格子発生器を水平にする工程と、基準方向に対する格子発生器の進行方向を決定する工程と、格子発生器から、予め決められた進行方向に沿って格子を規定する複数の線を投影する工程とを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＵＡＶと本発明の一実施形態による格子発生器の斜視図である。
【図２】ピッチする船舶に取り付けられた図１の格子発生器と図１のＵＡＶの概略図である。
【図３】図２の格子発生器によって形成することができる２つの格子投影の概略図である。
【図４】図３の２つの格子投影の概略図である。
【図５】図１の格子投影機が取り付けられた車両の重心と、空間中及び図１のＵＡＶに投影された格子の概略図である。
【図６】投影される格子を安定させる方法の一実施形態のフローチャートである。
【図７】本発明のさらに他の実施形態によって配向することができる格子発生器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、任意の形式の航空機の着陸に使用することができ、特にＵＡＶの着陸に適している、相対的ナビゲーションシステムの格子発生器から投影される格子を調節する方法及び装置に関する。図１は、格子発生器１０の一実施形態が、複数の交差する線のようなグリッド１２を、伝達領域１４内の空間中に投影することができることを例示している。格子１２を投影する方法の一般的な詳細は当該技術分野では既知であり、このような詳細は、給油のための光学追跡システムと題する２０１０年３月２３日に発行された米国特許第７，６８１，８３９号公報と、相対的ナビゲーションシステムと題する２０１１年６月２３日に公開された米国特許出願公開第２０１１／０１５３２０５号公報の開示を含み、これらの開示の両方は参照により取り入れられる。したがって、格子発生の一般的な詳細を、本出願では完全には説明しない。
【０００９】
例示しているように、投影される格子は交差する線を備えている。格子発生器１０からいくらかの距離を離れて、これらの交差する線は空間中の格子として観察され、格子のサイズは格子発生器１０から離れると増加する。格子発生器１０によって発生される空間中の格子を、可動物体の検出器モジュール１６によって検出することができ、可動物体は、検出された格子に基づいて自分自身を操縦することができる。この議論の目的のため、可動物体を、検出器モジュール１６を有するＵＡＶ１８として説明する。格子発生器１０とＵＡＶ１８の間の相対的なナビゲーションのため、ＵＡＶ１８の検出器モジュール１６は、検出器モジュール１６がグリッドを「見る」ことができる格子発生器１０の伝達領域内にあるものと仮定する。
【００１０】
説明の目的のため、格子発生器１０を、交差する線を実質的に座標系のｙ方向に投影するものとみなすことができる。格子発生器１０からある距離Ｒ2離れたｘ−ｚ面内の交差する線の投影を観察した場合、第１の格子２０が観察される。ｘ−ｚ平面における第１の距離Ｒ2より長い距離Ｒ3における交差する線の同じ投影を観察した場合、第１の格子２０より相対的に大きく見える第２の格子３０が観察される。
【００１１】
格子発生器１０から距離Ｒ2離れた第１の格子２０は、第１の垂直線２２及び第２の垂直線２４によって水平方向において空間的に境界づけられている。空間的及び時間的に第１の垂直線２２と第２の垂直線２４の間に発生される複数の垂直線が存在する。格子発生器１０から距離Ｒ2離れた第１の格子２０は、第１の水平線２６及び第２の水平線２８によって垂直方向において空間的に境界づけられている。空間的及び時間的に第１の水平線２６と第２の水平線２８の間に発生される複数の水平線が存在する。距離Ｒ2を、格子２０と格子発生器１０の間の任意の距離とすることができる。
【００１２】
格子発生器１０から距離Ｒ3離れた第２の格子３０は、すべての実際的な目的のため、第１の格子２０より格子発生器１０から離れた距離にある以外、第１の格子２０と同じである。格子３０は、第２の格子３０の垂直線３２と第２の格子３０の第２の垂直線３４によって、水平方向において空間的に境界づけられている。空間的及び時間的に第２の格子の第１の垂直線３２と第２の格子の第２の垂直線３４の間に発生される複数の垂直線が存在する。格子発生器１０から距離Ｒ3離れた第２の格子３０は、第２の格子３０の第１の水平線３６と第２の格子３０の第２の水平線３８によって、垂直方向において空間的に境界づけられている。空間的及び時間的に第２の格子の第１の水平線３６と第２の格子の第２の水平線３８の間に発生される複数の水平線が存在する。
【００１３】
格子２０と３０の類似性は、投影された格子線の場合に明らかになり、格子３０が格子発生器１０からさらに離れた距離で観察され、格子３０が格子２０より大きく見えるのを除いて、格子３０は格子２０を形成する同じ線によって形成される。この意味では、格子２０が、格子線の距離Ｒ2での外観であるのに対し、格子３０は、格子発生器によって発生された格子線の距離Ｒ3での外観である。
【００１４】
格子２０及び３０は、任意の数の線であってもよい。例示しているように、それらは１０本の垂直線掛ける１０本の水平線で構成されている。より多く数の交差する線で構成された格子は、より少ない数の交差する線で構成された格子より、固定された伝達領域１４と検出器モジュール１６からの距離とに関して改善された検出を結果として生じることができる。格子２０及び３０は、正方形形状として描かれているが、これは必須ではない。格子を、長方形、楕円形、又は円形を含む任意の形状とすることができる。さらに、格子２０及び３０の交差する線は、直交するように描かれているが、これは必須ではない。交差する線の間の角度は、格子の異なる部分で、直角、鋭角、又は鈍角であってもよい。
【００１５】
垂直線及び水平線を、格子発生器１０によって任意の適切な方法で形成することができる。例えば、すべての線を、順次に又は一度に形成することができる。垂直線又は水平線のいずれか一方を、他方より前に形成することができる。格子発生器は、垂直線と水平線とを交互にすることができる。格子発生器１０が格子を形成するために走査型レーザを使用する場合、レーザは、垂直線と水平線の一方のすべてを順次に形成し、垂直線と水平線の他方の順次形成を続ける。線が順次に形成される速度は、実際的な目的のために、すべての格子線が同時に形成されるかのような速さであってもよい。複数の投影される線のための放射源は、コヒーレント又は非コヒーレント放射源であってもよい。例えば、放射源がコヒーレント源である場合、近紫外域内の波長で放射する固体レーザであってもよい。加えて、放射周波数及び／又は強度を、眼の損傷のリスクを減らすために、光学フィルタを使用して選択する又は減衰させることができる。交差する投影される線の格子を、線の各々をラスタ走査することによって、又は、細長い放射ビームを投影及び走査することによって発生することができる。交差する線を発生するためのどのような適切な方法及び装置を使用することもできる。
【００１６】
示している例は直交座標を使用しているが、格子生成及び格子検出の両方に極座標系、円筒座標系、又は球面座標系を含むどのような適切な座標系を使用することもできる。例えば、極座標表現に従う格子を形成するために、一連の同心円と、これらの円の中心から放射状に広がる線とを、格子発生器によって空間中に投影することができる。
【００１７】
格子データを、格子の１つ又は複数の位置で符号化することができる。格子データによって、格子の構造又は特徴が、検出器モジュール１６によって読み取る又は検出することができるデータ又は情報を提供することを想定している。一実施形態では、一連の投影される交差する線を含む投影される線を、交差する線の格子内の領域を示すために、格子の異なった領域の異なった格子データでさらに符号化する。格子データを符号化する１つの方法は、格子を形成するためにレーザが使用されている場合、ビームを変調することによるものである。変調は、ビームの強度を変更することによって、及び／又は、ビームをある周期で遮断することによって達成される。このような格子データは、番号を含むことができ、格子線の各々が、格子線をＵＡＶ１８の検出器モジュール１６に対して識別する番号を含むことができること考えられる。
【００１８】
上述したように、格子発生器１０を、図２に例示するように移動車両４０上に配置することができると考えられる。格子発生器１０は、複数の慣性センサを含むことができると考えられ、これらの慣性センサは、非限定的な例として、角運動及び直線運動を測定するジャイロスコープ及び加速度計（図示せず）を含むことができる。格子発生器１０を、トラック、ボート、船舶、又は航空機を含む任意の適切な移動車両４０上に、またはその内部に配置することができる。例示の目的のみのため、格子発生器１０を、船舶の形態の移動車両４０内に配置されているものとして例示する。格子発生器１０を、基準フレーム４１を規定するものと考えることができ、格子発生器１０は、格子（図示せず）を規定する複数の線（図示せず）を伝達領域１４内の空間中に繰り返し投影することができる。このようにして、格子投影機は、繰り返される格子投影を形成することができる。車両４０が移動するにつれて、格子発生器１０は移動し、格子発生器１０によって規定される基準フレーム４１は移動し、格子発生器１０によって生成される繰り返される格子投影も移動する。
【００１９】
非限定的な例として、車両４０をそのピッチの動きと共に示しており、この動きは、以前の格子投影と以後の格子投影の間のピッチの変化を生じさせる。検出器モジュール１６は格子の動きを見ることができ、ＵＡＶ１８は、格子の動きに基づいて自分自身の動きを調節することができる。このようにして、ＵＡＶ１８は、車両４０及び格子発生器１０が移動するにつれて、移動する格子投影内に自分自身を絶えず整列させようとする可能性があるため、ＵＡＶ１８を着陸させることは問題を含む場合がある。
【００２０】
非限定的な例として、図３は、繰り返される格子投影を形成しているときに格子発生器１０の動きから結果として生じうる、以前の格子投影４２と以後の格子投影４４を例示している。以後の格子投影４４は、以前の格子投影４２からピッチとヨー両方で変化している。例示していないが、車両４０は、ピッチ、ヨー、及びロールを介して回転を含む任意の所定の方向に移動することができると考えられる。例えば、車両４０はロールし、以後の格子投影の水平線と垂直線の両方のずれを引き起こすことがある。代わりに、車両４０は、単一の方向にのみ移動するように移動することもある。
【００２１】
完全な格子が１秒に複数回投影されうるため、検出器モジュール１６によって検出され、遠隔地のパイロットによって観察される格子は、飛び回るように又はジッタするように見え、ＵＡＶ１８が格子に従うのを困難にする。実際は、格子が飛び跳ねるように見えているとしても、一般的には実質的には動いていない。したがって、格子発生器１０の動きを考慮して格子を安定させ、相対的に安定して見える格子を提供する必要がある。
【００２２】
本発明の一実施形態は、移動車両４０上又は内のＵＡＶ１８の着陸を可能にするために、このような格子発生器１０から投影される格子を安定させる方法を含んでいる。この方法は、一般に、格子を規定する複数の線を空間中に繰り返し投影する格子発生器１０を含んでおり、線は、格子上の予め決められた点を識別するように構成された格子データで符号化されている。例えば、図３では、垂直線及び水平線の各々にラベル付けする、及び／又は、格子上の１つ又は複数の点にラベル付けするデータで線を符号化することができる。投影される線のすべてをデータで符号化する必要があるわけでないことが理解されよう。この説明の目的のため、以前の格子投影４２及び以後の格子投影４４上の予め決められた点を符号化することができることは理解されよう。したがって、このような予め決められた点を識別することができる。このような予め決められた点を、格子投影を安定させることができる基準点と考えることができる。非限定的な例として、以前の格子投影４２の中心４６と以後の格子投影４４の中心４８を、予め決められた基準点として例示している。
【００２３】
安定化方法の一実施形態は、以前の格子投影４２と以後の格子投影４４の間で、以前の格子投影４２に対する格子発生器１０の基準フレーム４１の変化を決定する工程を含んでいる。このアプローチは、格子を空間的に、格子発生器に関係なく安定させる傾向がある。これを、格子データがジッタしうる場合でも、格子データが比較的空間的に固定されるように、以後の格子投影における格子データを変更することによって達成することができる。すなわち、格子データは空間的に参照され、格子について参照されない。検出器モジュール１６は、遠隔地のパイロットに視覚的表現を提供する際に格子データを使用することになる。そのため、格子がジッタしていることがあっても、格子はパイロットに比較的安定して見える。
【００２４】
図３の簡単な２次元アプローチからのアプローチを見ると、格子発生器１０によって規定される基準フレーム４１の位置の空間的変化が決定される。このような空間的変化は、以前の格子投影４２が投影されたときの基準フレーム４１と、以後の格子投影４４が投影されたときの基準フレーム４１との間で決定される。決定された空間的変化に基づいて、以後の格子投影４４が以前の格子投影４２に対して空間的に安定して見えるように、以後の格子投影４４の格子データを変更する。すなわち、以後の格子投影４４の格子データを、格子がＵＡＶ１８の検出器モジュール１６に空間中で安定して見えるように変更する。
【００２５】
図３の２次元の例での安定化を達成するために、データが以前の格子投影４２の空間的に最も近い格子点と同じであることを符号化されたデータが示すように、以後の格子投影４４の格子データを変更することができる。例示している例では、格子４８の中心が、中心４６である場所、又はできるだけそれに近い場所に実際に空間的に位置することを示すために、以後の格子投影４４の格子データを変更することができる。例えば、図４は、４８’が以後の格子投影４４上で以前の格子投影４２の中心４６に最も近い点であるため、以後の格子投影４４の中心を点４８の代わりに４８’で符号化することができることを示している。点４９はすべて、以前の格子投影４２の中心４６に対して４８’と等距離であるため、以後の格子投影４４の中心を、代替点４９のいずれかで符号化することができることに注意すべきである。以後の格子投影４４上で符号化された任意の他の格子データを、このような変化に対応するために変更することができると考えられる。また、クロスハッチによって例示している以前の格子投影４２の範囲内の以後の格子投影４４の部分のみを符号化することができると考えられる。格子データが変更されているため、ＵＡＶの遠隔地のパイロットに視覚的に提供される格子は、格子が実際に移動したのと同じくらい移動しているようには見えない。
【００２６】
格子投影を安定させる方法は、格子発生器の３次元運動を含むことができると考えられ、この３次元運動を、非限定的な例として、基準フレーム４１のロール、ピッチ及びヨーの角度変化を決定することによって表すことができる。その場合には、格子データを変更する工程は、ロール、ピッチ及びヨーの角度変化を、以後の格子投影の格子データのための格子線調節に変換する工程を含むことができる。代わりに、格子が上述したような基準点を含んでいる場合、以前の格子投影に対する格子発生器１０の基準フレーム４１の変化を決定する工程は、基準点に対する基準フレーム４１の変化を決定する工程を含むことができる。
【００２７】
以前の格子投影に対する格子発生器１０の基準フレーム４１の変化を決定するために、ベクトルに基づく決定を使用することができる。図５は、基準点５２を有する格子５０と、格子発生器１０が取り付けられた車両（図示せず）の重心５４とを例示している。格子発生器１０を、車両の重心５４からオフセットしているように例示している。格子発生器１０を、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）５６を含んでいるように例示しており、ＩＭＵ５６は、角運動及び直線運動を測定するジャイロスコープ及び加速度計を含む複数の慣性センサを含むことができる。重心５４から格子発生器１０に関する相対基準フレーム４１へのベクトル５８と、格子発生器１０の基準フレーム４１から基準点５２へのベクトル６０とを例示している。
【００２８】
図６は、本発明の一実施形態によるベクトルに基づく決定による投影された格子を安定させる方法１００を例示している。ベクトルに基づく決定は、格子発生器１０の配向と、格子発生器１０を運ぶ車両の重心５４に対する格子発生器１０の位置の知識を前提としている。方法１００は、１０２で、車両の重心５４から格子発生器１０によって規定された基準フレーム４１へのベクトルを計算することによって開始する。１０４では、格子発生器１０によって規定された基準フレーム４１から格子基準点５２へのベクトルを計算する。１０６では、ＩＭＵによって提供されうる車両のロール、ピッチ及びヨーに関連する測定値の更新を考慮し、基準フレーム４１のロール、ピッチ及びヨーの角度変化を決定することができる。
【００２９】
１０８では、車両の重心５４から格子発生器１０によって規定された基準フレーム４１へのベクトルを、ロール、ピッチ及びヨーを介して回転させることができる。１１０では、格子発生器１０によって規定された基準フレーム４１から格子基準点５２へのベクトルを、ロール、ピッチ及びヨーを介して回転させることができる。１１２では、格子発生器１０の基準フレーム４１の新たな位置を、ベクトルの回転から決定することができる。１１４では、ベクトルを、格子基準点５２に対する格子発生器１０の基準フレーム４１の新たな位置から計算することができる。１１６では、ロール、ピッチ及びヨーの角度変化を、格子線の調節に変換することができ、以後の格子投影の格子データを適切に変更することができる。非限定的な例として、以後の格子投影の格子線の番号を付け替えることができ、又は、以後の格子投影上の予め決められた点を測定された変化に応じて再配置することができる。方法１００は、以後の格子投影上で符号化されたデータを生じ、このデータは、ＵＡＶ１８の検出器モジュール１６に、格子が格子発生器１０の移動に関係なく物理的に動かなかったように見せる。
【００３０】
図示した順序は例示的な目的のみのためのものであり、方法１００をどのように制限するつもりのものでもないことに注意すべきである。説明した方法から逸脱することなく、方法の一部は異なった論理的順序で進んでもよく、追加の又は間の部分を含めることができ、あるいは、方法の説明した部分を複数の部分に分割することができる、又は、方法の説明した部分を省略することができることは理解されよう。非限定的な例として、基準フレーム４１の変化の周波数を決定することができ、変化の周波数が、パイロット、オートパイロット、又は車両が応答できる周波数より高い場合、あるいは、パイロット、オートパイロット、又は車両が正常に且つ制御可能に応答できるような周波数より低い場合、格子データを変更することができないようにすることも考えられる。これらの周波数は、着陸のために格子を使用しようとしているときに遠隔地のパイロット又はオートパイロットが十分に応答することができないジッタのレートを形成するため、例として、多くのクラスの航空機に関して、この範囲は１Ｈｚと５Ｈｚの間であってもよい。より高い又はより低い周波数は、遠隔地のパイロットに対して目立たないか、遠隔地のパイロット又はオートパイロットによって応答することができない。
【００３１】
未改良の地点にＵＡＶを着陸させることは、計器着陸援助施設や、タキシング及びパーキングコントローラや、出発ガイダンス援助及び管制がないため、特に困難である場合がある。適切な格子発生器をこのような意図された着陸地点に配備する、又は投下することさえできると考えられる。その着陸時の格子発生器の向きに応じて、格子発生器によって投影される格子は不適当に整列することがある。例えば、間違った向きに、又は間違った方向に投影されることがある。これは結果として、ＵＡＶの着陸を誤らせることがある。本発明の一実施形態は、地球に対して格子発生器を配向させる方法を含んでいる。
【００３２】
図７は、本発明の第２の実施形態による、地球に対して自分自身を配向させることができる格子発生器２００を例示している。格子発生器２００は格子発生器１０と類似しており、したがって、同様の部分は２００だけ増加した同様の数字で識別され、格子発生器１０の同様の部分の説明は、特に明記しない限り、格子発生器２００に適用されることが理解される。これらの２つの間の違いの１つは、格子発生器２００を、レベリングアーム又はレバーアーム２７０を含むものとして例示していることである。格子発生器２００を水平にするのを支援するために、任意の数のレバーアーム２７０を格子発生器２００に含めることができる。レバーアーム２７０を例示し、説明したが、地球に対して格子発生器２００を水平にするために代わりの機構を含めることができると考えられる。
【００３３】
さらに、格子発生器２００を回転させることができるように、且つ、格子発生器２００の進行方向又は位置合わせを変更できるように、ジンバル又はターンテーブル（図示せず）を格子発生器２００に含めることもできる。ジャイロスコープ及び加速度計を含む複数の慣性センサを含むことができるＩＭＵ２５６を含めることもできる。先ほどの実施形態に関して上述したように、ＩＭＵ２５６は、ジャイロコンパシングとして知られるプロセスによって、地球に対する自分自身の向き、並びに、格子発生器２００の角運動及び直線運動を測定することができる。格子発生器２００が既知の速度で移動している事象では、このジャイロコンパシングプロセスはインモーションアラインメントと呼ばれる。
【００３４】
地球に対して格子発生器２００を配向させる方法は、格子発生器２００を水平にする工程を含むことができる。このような水平にする工程は、粗い水平化及び／又は精密な水平化プロセスを含むことができる。水平にする工程は、ほぼ水平にする工程を含むことができ、ほぼ水平にする工程は、地面に対して格子発生器２００を少なくとも水平方向に水平にする工程を含むことができる。非限定的な例として、水平化を、ＩＭＵ２５６から測定値を取得し、レバーアーム２７０の動きを介して地球に対する格子発生器２００の位置を調節することによって、又は、ＩＭＵ測定プロセスによって分析的に行うことができる。このような格子発生器２００の水平化を、任意の適切な方法で行うことができることが考えられ、このような水平化のための機構は本発明に関係がない。
【００３５】
格子発生器２００を配向させる方法は、基準方向に対する格子発生器２００の進行方向又は方位を決定する工程を含むことができる。例えば、基準方向に対して格子発生器２００の進行方向を決定する工程は、基準方向として真北を決定する工程を含むことができる。追加の非限定的な例として、基準方向に対して格子発生器２００の進行方向を決定する工程は、格子発生器２００の方位を決定する工程を含むことができる。いくつかの実施では、予め決められた進行方向、あるいは、予め規定された又は最適な方位に位置合わせするために、投影される格子を回転させることが有利なことがある。格子発生器２００を回転させ、格子発生器２００の進行方向又は位置合わせを変更するために、ジンバル又はターンテーブルを使用することができる。この方法では、予め決められた進行方向に沿った格子を規定する複数の線が格子発生器２００によって投影される場合、障害物を避けることができ、又は、順風方向に対応することができる。このように配向された、進行方向に位置合わせされた局所的に水平な格子発生器を利用すると、適切に整列された格子を格子発生器から投影することができる。
【００３６】
説明した方法から逸脱することなく、方法の一部は異なった論理的順序で進んでもよく、追加の又は間の部分を含めることができ、あるいは、方法の説明した部分を複数の部分に分割することができる、又は、方法の説明した部分を省略することができることが理解されるように、上述した方法は、例示のみを目的としており、本発明の実施形態をどのように限定するつもりのものでもない。例えば、投影される格子を安定させる、又は、格子発生器を配向させることに関して、機器の全体的な正常性を決定するために、システムの測定された出力を期待される出力と比較することによって、初期自己テスト（範囲制限テスト、レート制限テスト、等）を含めることができると考えられる。また、移動車両上の格子発生器は、投影される格子からの発振振動の影響を除去するように格子発生器の配向から利益を得ることができると考えられる。したがって、格子発生器から投影される格子が安定する前に、格子発生器を、上述したようなレバーアーム補正及び動き補償により配向させることができる。
【００３７】
上述した実施形態は、多数の利益を提供する。例えば、上述した格子発生器を、静止した又は静止していない着陸地点で使用することができる。さらに、投影される格子の安定化は、投影される格子をＵＡＶが追跡するのを困難にする望ましくない格子の動きを除去する。格子発生器の配向は、そうしなければ利用することができない未知の滑走路や着陸領域にＵＡＶを着陸させることを可能にする。
【００３８】
本明細書は、例を使用して、最良の形態を含む本発明の実施形態を開示し、当業者が本発明を実施できるようにしており、この実施は任意の装置又はシステムを作成及び使用することと、任意の組み込まれた方法を実行することとを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが請求項の文言と異ならない構造的要素を有する場合、又は、それらが請求項の文言と実質的に異ならない同等の構造的要素を有する場合、特許請求の範囲内であるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１０  格子発生器
１２  格子
１４  伝達領域
１６  検出器モジュール
１８  ＵＡＶ
２０  第１の格子
２２  第１の垂直線
２４  第２の垂直線
２６  第１の水平線
２８  第２の水平線
３０  第２の格子
３２  第１の垂直線
３４  第２の垂直線
３６  第１の水平線
３８  第２の水平線
４０  移動車両
４１  基準フレーム
４２  以前の格子投影
４４  以後の格子投影
４６  中心
４８  格子
４９  代替点
５２  基準点
５４  重心
５６  慣性測定ユニット（ＩＭＵ）
５８  ベクトル
６０  ベクトル
１００  方法
１０２  計算
１０４  計算
１０６  決定
１０８  ベクトル回転
１１０  ベクトル回転
１１２  計算
１１４  計算
１１６  変換
２００  格子発生器
２７０  レバーアーム
２５６  ＩＭＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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